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基于模块化控制的多功能智能小车设计
作者：何光锋 王凌云 徐加鹏
来源：《现代电子技术》2013年第16期
摘 要： 介绍一款采用8位单片机Mega128设计的具有寻迹、金属检测、避障、趋光及距离测量等五大功能的多功能智能小车。该多功能智能小车系统采用模块化控制。通过嵌入模糊控制算法，实现小车精准寻迹；采用超声波检测障碍物使小车提前做出反应，绕过障碍物；设计灵敏度可调的趋光系统，驱动小车趋光进库；通过金属传感器检测金属块；利用霍尔器件测量小车行驶的路程；最终将金属块个数，行驶时间及路程显示在液晶屏上，实现了友好的人机界面。实验表明，智能小车系统能够顺利完成种各功能，在各独立控制模块上能达到较高的稳定性和精度要求。
关键词： 智能小车； 多功能； 模块化控制； 寻迹； 避障
中图分类号： TN911⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）16⁃0137⁃03
0 引 言
智能小车形式多样，控制方法多变，创新性强，因此在电子竞赛和科技创新方面一直受到热捧。每年的“飞思卡尔”智能小车比赛中就分有电磁组，光电组，摄像头组，分别通过电磁传感器，光电传感器，摄像头来采集信号，检测小车的循迹能力和运行速度；遥控小车也是在小车上装上无线模块来接收遥控端发来的信号，从而实现小车的智能化控制；灭火机器人则是在避障小车的基础上加入趋光模块和温度传感器，使小车趋向火源灭火。鉴于目前基于智能小车的设计，大多都是功能单一的寻迹小车，避障小车或遥控小车，在此将设计一种将红外对管寻迹、金属检测、超声波避障、硅光电池趋光和距离测量集成在同一个系统中的多功能智能小车，实现其多任务处理功能。同时，本系统针对各模块采用优化控制方案，以期望得到更精准控制。整个智能小车系统具有高效率、高准确度、低成本等特点。
当前对智能小车系统的控制方法也是多种多样，常见的有路径记忆法[1]，模糊控制法[2]，图像识别法[3]等。这些方法对于单任务的小车控制都能达到理想的效果。在本文所设计的智能小车系统中，将充分考虑小车的多任务性，采取模块化控制方法来实现小车的多功能控制，并在模块化的基础上嵌套模糊控制的方法，使小车既满足多功能要求，又能实现各控制模块独立、稳定运行。
１０２ 应用科学 科２０１ １５霸 。年第期
灭火机器人的设计与实现
李晨
（中国矿业大学计算机科学与技术学院，江苏徐州２２１ １ １６）
摘要灭火机器人技术融合机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。该设计以ＡＶＲ
ＡＴｍｅｇａ１６作为核心控制模块，此外还有电机驱动模块、电源模块，系统采用两个火焰传感器进行信息采集，以判断火焰的位置。系统用
ＬＣＤ作为人机交互界面，以便于智能小车的相关参数调整，最终该机器人可在一定范围内自动寻找火源并灭火。
关键词灭火机器人；电机驱动模块；电源模块；火焰传感器；ＬＣＤ
中图分类号ＴＰ３ ９３ 文献标识码Ａ 文章编号１６７３—９６７１一（２０１０）０８１—０１０２一Ｏ１
机器人技术是融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许
多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。该灭火机器人以ＡＶＲ
ＡＴｍｅｇａｌ６￣为核心控制模块，此外还有电机驱动模块、电源模块，系统
采用两个火焰传感器进行信息采集，以判断火焰的位置，同时采用ＰＷＭ
技术，控制电机的转向和转速。系统用ＬＣＤ（ｔａｑ￣ｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶
显示屏）作为人机交互界面，用来显示传感器的输出电压，以便于智能
小车的相关参数调整。
该灭火机器人实现的功能是：在一个３ｍ×１．５ｍ的区域内，从安全区
出发，自动寻找火源并不断调整路线靠近火源，然后启用风扇吹灭火源
后结束，此外，该灭火机器人可以依次找到若干个火源并灭火。
１电路设计
本系统大体＿上可以分为六个模块，它们的关系如图１所示。
控制器
模块
图１系统模块示意图
１．１控制器电路和风扇电路
该系统以ＡＶＲ ＡＴｍｅｇａ１６作为核心控制模块，ＡＶＲ与传统类型的单
片机相比，除了必须能实现原来的一些基本的功能，其在结构体系、功
能部件、性能和可靠性等多方面有很大的提高和改善。ＡＴｍｅｇａｌ６是基于
智能巡检灭火机器人的设计方法研究与实现
摘要：为了实现对室内火灾的自动巡检、报警以及扑灭，设计了一种基于可见光及红外图像融合的智能灭火机器人。在巡检模式下，四轮小车自主移动，安装于其上的可见光摄像头定时捕捉系统周围的图像，并通过基于RGB颜色的火焰特征算法识别是否有火灾的发生。为了防止误识别的发生，采用红外图像验证火焰的真实性；在灭火模式下，系统首先通过网络向上位机发送火灾信号，同时通过视觉定位火焰方位，通过超声模块和红外避障模块实现自动避障并靠近火焰。当距离小于设定阈值时，启动喷淋系统，实现火灾扑灭功能。实验表明，在室内环境下，融合可见光及红外图像的火焰识别算法可对火焰进行准确识别。
关键字：可见光；红外图像；火焰特征；避障
1. 引言
本文提出了一种基于可见光和红外图像融合算法的智能灭火机器人。该系统由可见光摄像头、红外摄像头、超声测距模块以及四轮移动小车组成，其中可见光及红外摄像头经过校准，拍摄场景重合，采用树莓派作为其核心控制模块。在未发现火情的情况下，载有摄像头的小车按设计路线完成巡检工作，其上方的可见光摄像头则实时捕捉周围场景图像，并通过基于RGB颜色的火焰特征算法识别是否有火点产生。为了避免环境光线对识别算法产生的影响，一旦在图片中发现火点，则启动红外摄像头采集环境中的红外数据，当数据矩阵中的任何一个元素数值超过设定的温度阈值，则认为有起火点。根据起火点在图像中的位置，树莓派控制小车向起火点方向移动，其间通过安装于车辆前方的超声测距模块实现避障。当车辆与起火点距离足够近时，系统启动喷淋系统。
1. 基于RGB颜色的火焰识别算法 该算法本质上是一种统计学中的抽样调查方法，其核心为找出火焰颜色中RGB分量的特征规律。根据相关参考文献可知，可通过如下公式1的方法获取RGB各颜色分量的平均值Av。
其中下标m取值R、G、B表示对应的颜色通道；k的取值为图片中像素点的个数，通常取值为图片高与宽的乘积（w*h）；P表示对应的像素点。根据统计信息可知，火焰中的RGB分量平均值有如下公式2所示的关系。
北 华 航 天 工 业 学 院
课程设计报告（论文）
设计课题：基于51单片机智能循迹小车设计
专业班级： B12242
学生姓名： ***
指导教师： **
设计时间： 2014年6月15日
精选文档
— 2 北华航天工业学院电子工程系
基于51单片机智能循迹小车 课程设计任务书
姓 名： 李云鑫 专 业： 测控技术与仪器 班 级： B12242
指导教师： 王晓 职 称： 学生
课程设计题目：基于51单片机智能循迹小车设计。
已知技术参数和设计要求：
1.小车具有自动循迹功能。
2.当小车运行时对应的发光二极管发光。
3.当小车脱离跑道后直接直线行驶。
4.在跑道上运行时，始终保持只有一个电机在转动，且小车沿直线行驶。
所需仪器设备：
1、proteus.7仿真软件
2.VisualC++.6.0C语言编程软件
成果验收形式：
1、实物验收
2、实验报告验收.
3、现场进行答辩
参考文献：
[1] 胡辉.单片机原理及应用.中国水利水电出版社. 2007.9月第一版
[2] 谭浩强、C语言程序设计（第二版）。清华大学出版社
[3] 康光华、电子技术基础模拟部分（第四版）、高等教育出版社
时间
安排 2014年6月20日至2014年6月30日期间
指导教师： 王晓 教研室主任： 王晓
2014年06 月15 日
注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。
课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。 精选文档
— 3 内 容 摘 要
本设计主要有单片机模块、地面寻线模块、发光二极管模块，电机驱动模块
